容量分析是定量分析方法之一。它是根據(jù)當(dāng)量定律,使用一定已知濃度的試劑溶液與被測(cè)物質(zhì)等當(dāng)量作用,按試劑溶液的用量和其濃度計(jì)算被測(cè)物質(zhì)的含量。這一操作的全過程稱為滴定。它所使用的已知濃度的試劑溶液稱為標(biāo)準(zhǔn)溶液,其濃度多用當(dāng)量濃度或滴定度表示。加入的標(biāo)準(zhǔn)溶液的當(dāng)量數(shù)與被測(cè)物質(zhì)的當(dāng)量數(shù)相等時(shí)稱為等當(dāng)點(diǎn)。在滴定時(shí),常常加入一種輔助試劑,根據(jù)這種試劑在等當(dāng)點(diǎn)或其附近產(chǎn)生一種明顯的外部效果變化(如顏色的改變,。沉淀的生成或消失等)來結(jié)束滴定。此種輔助試劑稱為指示劑。其外部效果轉(zhuǎn)變點(diǎn)稱為滴定終點(diǎn)。顯然,滴定終點(diǎn)與等當(dāng)點(diǎn)不一定能正好一致,兩者的差別即所謂的滴定誤差。滴定定誤差的大小主要視指示劑的性能而定。在滴定中,常選擇產(chǎn)生誤差小的指示劑,以保證滴定結(jié)果準(zhǔn)確。
1.簡便容量分析消除了沉淀的過濾、洗滌、灼燒等一系列繁瑣的手續(xù),因而操作使用簡便,可在幾分鐘內(nèi)完成一次測(cè)定。
2.準(zhǔn)準(zhǔn)確容量分析時(shí),體積的測(cè)量可以準(zhǔn)確到四位有效數(shù)字,滴定誤差也可以降至很小。
3.應(yīng)用普遍容量分析可應(yīng)用到很多反應(yīng)中,如對(duì)某些待測(cè)物不能直接滴定時(shí),可采用置換滴定或余量滴定。這就使得容量分析的應(yīng)用更加廣泛。在無機(jī)反應(yīng)中,對(duì)一般素,都可以采用容量分析方法;在有機(jī)定量分析中,容量分析的應(yīng)用也是比較普遍的。
由于多種類型的化學(xué)反應(yīng)均可進(jìn)行滴定,因此,按所使用的反應(yīng)類型,一般分為四類
1.酸堿滴定 酸堿滴定法運(yùn)稱中和法,這種方法主要是利用中和反應(yīng),如:
強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的滴定H++OH-=H2O
強(qiáng)酸與弱堿的滴定H++NH4OH=H2O+NH4+
強(qiáng)堿與弱酸的滴定OH-+HAC=H2O+AC-
強(qiáng)酸與弱酸鹽的滴定2H++CO23-=H2CO3
強(qiáng)堿與弱堿鹽的滴定OH-+B+(弱堿鹽)=BOH
2.氧化還原滴定法 這種方法所采用的是氧化還原反應(yīng),其中包括高錳酸鉀法、重骼酸鉀法、碘量法及其他氧化還原法如鈰量法等。它們的一些反應(yīng)如下式所示:
Mno4-+5FE2++8H+<=>Mn2++5FE3++4H20
CR2O72-+6FE2++14H+<=>2CR3+6FE3+7H2O
I2+2S2O32-<=>2I-S4O62-
CE4+FE2+<=>CE3++FE3+
3.沉淀滴定法 這種方法是利用難溶電解質(zhì)沉淀的生成反應(yīng),如常使用的銀量法等。當(dāng)測(cè)定鹵素的含量時(shí),》可用硝酸銀為標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定:
Ag++X-<=>AgX↓
例如測(cè)定氯離子,則可在中性溶液中使用鉻酸鉀為指示劑,當(dāng)紅色鉻酸銀生成時(shí)即為滴定終點(diǎn)。
4.絡(luò)合滴定法 這種方法應(yīng)用了絡(luò)合物的形成反應(yīng)?,F(xiàn)在最常采用的是EDTA(乙二胺四乙酸,常用其鈉鹽)滴定法,
如以Me2+,Me分別代表二價(jià)、三價(jià)金屬離子,H2Y2代代表EDTA離子子,則其反應(yīng)如下:
Me2++H2Y2<=>MeY2-+2H+
ME3++H2Y2-<=>MEY-+2H+
上面四類方法在實(shí)踐中用得最多的是1、2、094三類,其中特別是氧化還原法與絡(luò)合滴定法使用最普遍。
在容量分析中,滴定操作可以采用不同的方式進(jìn)行、簡述如下:
1.直接滴定 這是最常使用的滴定形式,即將標(biāo)準(zhǔn)溶液直接滴入待測(cè)物質(zhì)溶液中,采用適當(dāng)?shù)闹甘緞诘犬?dāng)點(diǎn)到達(dá)時(shí)指示滴定終點(diǎn)。這種方法要求滴定反應(yīng)按定量進(jìn)行;無副反應(yīng)產(chǎn)生;同時(shí)滴定反應(yīng)的速度不能太慢,能在瞬時(shí)間內(nèi)完成;并應(yīng)有適當(dāng)?shù)闹甘緞┲?/span>示終點(diǎn)的到達(dá)。
2.余量滴定(回滴法) 當(dāng)?shù)味ǚ磻?yīng)進(jìn)行太慢或者無適當(dāng)?shù)闹甘緞r(shí),可采用這種方法。這是c種間接滴定方式,即先加入一種過量標(biāo)準(zhǔn)溶液于待測(cè)物質(zhì)溶液中,待其反應(yīng)完成后再用另一標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定第一種標(biāo)準(zhǔn)溶液的剩余量。根據(jù)加入的第一種標(biāo)準(zhǔn)溶液的總當(dāng)量數(shù)減去其剩余的當(dāng)量數(shù),即得與待測(cè)物質(zhì)的當(dāng)量數(shù),由此可算出待測(cè)物的含量。
3.置換滴定 這也是一種間接滴定法,即不直接滴定待測(cè)物質(zhì)本身,而滴定其他試劑與待測(cè)物質(zhì)反應(yīng)后所生成的另一種物質(zhì)。如用重鉻酸鉀校正硫代硫酸鈉溶液的濃度,由于二者本身反應(yīng)復(fù)雜,而且不是定量進(jìn)行,故不能直接滴定,而是先于一定條件下加過量的碘化鉀于重鉻酸鉀溶液中,待其反應(yīng)完全,所生成的等當(dāng)量的碘,再用硫代硫酸鈉溶液滴定。消耗硫代硫酸鈉的當(dāng)量數(shù)即為所用的碘的當(dāng)量數(shù),亦即重鉻酸鉀的當(dāng)量數(shù)。因此,知道重鉻酸鉀的量后,即可算出硫代硫酸鈉的濃度。